问题详情:
如图所示是某同学设计的“探究加速度a与物体所受合力F及质量m间关系”的实验.图a为实验装置简图,A为小车,B为打点计时器,C为装有砂的砂桶,D为一端带有定滑轮的长方形木板,实验中认为细绳对小车拉力F等于砂和砂桶总重力,小车运动加速度a可由纸带求得.
(1)图b为某次实验得到的纸带(交流电的频率为50Hz),由图中数据求出小车加速度值为 m/s2;
(2)保持小车质量不变,改变砂和砂桶质量,该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F图线如图c,该图线不通过原点,明显超出偶然误差范围,其主要原因是 ;
(3)若实验中将小车换成滑块,将木板水平放置可测出滑块与木板间的动摩擦因数μ.要测出动摩擦因数μ,需要测量的物理量有 ;实验测得的动摩擦因数μ比真实值 (填“偏大”或“偏小”).
【回答】
解:(1)由于每相邻两个计数点间还有1个点,所以相邻的计数点间的时间间隔T=0.04s,
设第一段相邻的计数点的距离为x1,以后各段分别为x2、x3、x4,根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小,得:
x4﹣x2=2a1T2
x3﹣x1=2a2T2
为了更加准确的求解加速度,我们对两个加速度取平均值得:a=(a1+a2)
解得:a==3.19m/s2,
(2)图线不通过坐标原点,F不为零时,加速度仍为零,知未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足.
(3)设滑块的质量为M,砂和砂桶的质量为m,根据牛顿第二定律得:
对m:mg﹣F拉=ma
对M:F拉﹣μMg=Ma
解得:μ=
而实验测得的动摩擦因数为:μ′=
需要测量的物理量有:砂和砂桶质量m、木块的质量M、以及对应的加速度a.
所以验测得的动摩擦因数μ比真实值偏大.
故*为:(1)3.19;(2)未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足;(3)砂和砂桶质量m、木块的质量M、以及对应的加速度a;偏大
知识点:牛顿第二定律
题型:实验,探究题